IDC机房的谐波处理及节能减排
目 录
谐波的危害
谐波的表示方式
谐波的定义与计算
不同类型设备的谐波特征
机房谐波源一一整流电路谐波的理论分析
IDC机房的谐波抑制
电容谐振的案例分析
节能减排数据分析与经验体会
1、引言
随着电子技术的发展,大功率可控硅SCR、门极可关断晶闸管GTO、电力场效应晶体管MOSFET、电力晶体管GTR、IGBT等技术的发展和广泛应用,大量非线性负荷的增加,使得电力系统波形严重畸变,这便是谐波.谐波最早发现在20世纪20年代,50年代以来,非线性负载引起的谐波问题日益受到关注.
近年来谐波所造成的危害日趋严重,对发、输、供、用电设备都造成了严重影响,导致设备运行故障、维修工作量增加及增耗电费,甚至引发火灾事故等.
保证电能质量,以使用户安全、正常用电是电力部门的职责.但电能质量和一般产品质量不同之处在于它不完全取决于电力生产企业,有的质量指标(例如:谐波、电压波动和闪变,三相电压不平衡度)主要由用户负荷的干扰所致.因此电能质量的保证,需要供用电双方共同努力,共同承担相应的责任.
计算母线谐波电压、支路谐波电流、电压和电流总谐波畸变率(THD),以及找出其谐振的条件是谐波研究和处理的基本途径.
1.1、谐波的基本定义
所谓的谐波是指供电系统中所含有的频率为基波的整数倍的电量,一般是指对周期性的非正弦电量进行傅立叶级数分解,除了得到与电网基波频率相同的分量,还得到一系列大于电网基波频率的分量,这部分电量称为谐波.
谐波频率与基波频率的比值(n=f/f)称为谐波次数.通俗的将分解后的谐波称为n次谐波,此处的n即是谐波次数.一般指从2次到50次范围,如5次谐波电压(电流)的频率是250赫兹,7次谐波电压(电流)的频率是350赫兹;超过13次的谐波称高次谐波.
2、谐波干扰的危害
对发电设备的危害:谐波干扰增大发电机的损耗,产生寄生转矩,降低了机械能向电能转换的效率;谐波在线圈绕组和转子阻尼线圈中产生额外的损耗,产生振动和发出异常的噪音.发电机中THDI必须小于等于20%,否则发电机的功率也必须进行折算;
对输电设备的危害:损耗增加(趋肤效应)、引发谐振(线路电感、对地电容)、中线电流增大、影响线路的稳定运行(继电保护的误动或拒动);
对供电设备的危害:损害电容、变压器降容(铜损、涡流损耗与导体外部因漏磁通引起的杂散损耗)、降低可靠性、影响电力测量的准确性;6
对用电设备的危害:视在功率增大、干扰敏感性的电子设备;
对人体的危害:人体细胞在受到刺激兴奋时,细胞膜静息电位会发生快速电波动或可逆翻转,其频率如果与谐波频率相接近,电网谐波的电磁辐射就会直接影响人的脑磁场与心磁场,引起不适,甚至诱发疾病,危害人体健康;
能源的浪费:谐波的存在可增大视在功率、降低功率因数,大量浪费电能;